DD139669A3

DD139669A3 - Grundwassersondiergeraet

Info

Publication number: DD139669A3
Application number: DD19352076A
Authority: DD
Inventors: Hilmar Schmidt; Otto Heimann; Eckhard Gruenberg; Hubert Rabe
Original assignee: Hilmar Schmidt; Otto Heimann; Eckhard Gruenberg; Hubert Rabe
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1980-01-16

Abstract

Ziel der Erfindung ist die Anwendung einer Vorrichtung zur Verminderung des materiellen und finanziellen Aufwandes bei der Ortung von Grundwasserverunreinigungen durch Wasserschadstoffe. Die Sondiervorrichtung eignet sich für die Entnahme von Bodenund Grundwasserproben bei gleichzeitiger Messung der Tiefe des Grundwasserniveaus. Mittels einer in einem fahrbaren leichten Stahlrohrgerüst angeordneten Schlagvorrichtung wird eine spezielle Sonde bis in den Bereich des Grundwasserspiegels getrieben. Die Sonde ist mit Einkerbungen zur Entnahme· von Bodenproben sowie' mit Einlauföffnungen zur Entnahme von Grundwasserproben ausgerüstet. In einer der Sonde folgenden Verlängerungsstange ist zusätzlich eine Meßzelle mit den dazugehörigen Leiterplatten und einem entlang der Verlängerungsstangen geführten Meßkabel ausgerüstet. Beim Eindringen der Meßzelle in das Grundwasser wird an der Erdoberfläche ein akustisches oder optisches Signal ausgelöst. Die Vorrichtung eignet sich für die Ortung von Grundwasserverunreinigungsherden jeder Art sowie, zur Bestimmung der Tiefe des Grundwasserniveaus im Rahmen von Baumaßnahmen.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ortung von Grundwasserverunreinigungen, insbesondere zur Entnahme von Boden- und Grundwasserproben aus dem unmittelbaren Bereich des Grundwasserspiegels sowie zur Messung des Grundwasserniveaus mittels einer Sonde.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das ständige Wachstum der chemischen und der mineralölverarbeitenden Industrie, sowie der immer stärker werdende Einsatz von mineralischen Düngemitteln in der Landwirtschaft führt zwangsläufig zu einer ständig größer werdenden Gefahr der Verunreinigung des Grundwassers, bedingt durch unkontrollierte Produktaustritte und Leckagen innerhalb der Produktionsanlagen oder durch Lagerung von Düngemitteln und anderen chemischen Stoffen unter Witterungseinfluß.

Eine weitere Gefahr für das Grundwasser bilden unkontrollierte Deponien von Wasserschadstoffen sowie die kommunalen Mülldeponieplätze.

Die bis in das Grundwasser versickernden Schadstoffe entziehen sich oftmals der direkten Kontrolle und werden mit dem Grundwasserstrom über mehr oder weniger große Entfernungen verschleppt.

Im Extremfall beträgt die Wanderungsgeschwindigkeit von Wasserschadstoffen im Grundwasser mehrere Meter pro Tag, so daß binnen kurzer Zeit große Grundwasserflächen bzw. Grundwasserreservoire für Trink- oder Brauchwasserzwecke unbrauchbar gemacht werden können.

Bei der Ortung von Grundwasserverunreinigungen kommt es vor allem darauf an, die genaue Lage der Verunreinigungsgrenzen im Grundwasser zu bestimmen und eine genaue Kenntnis über die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit der Schadstoffe zu besitzen, um daraus wirksame Gegenmaßnahmen ableiten zu können.

Zur Ortung von Grundwasserverunreinigungen sind bisher einige Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen mittels eines

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manuell oder motorgetriebenen Spiralbohrers Bodenproben aus relativ großen Tiefen gehoben werden können.

Die Entnahme des Grundwassers erfolgt mit einem in das Bohrloch hinabgelassenen' Probenahmebehälter.

Nachteilig bei diesen Verfahren ist, daß sie sehr kostenaufwendig sind und praktisch einen großen Teil der für die Bekämpfung von Grundwasserverunreinigungen aufzuwendenden finanziellen Mittel beanspruchen, so daß deren Einsatz für obengenannte Umweltschutzmaßnahmen aus ökonomischen Gründen wenig sinnvoll erscheint.

Darüber hinaus ist es erforderlich, daß Grundwasserverunreinigungen ständig unter Kontrolle gehalten v/erden müssen, d.h. daß sogar während der Durchführung der Bekämpfungsmaßnahmen eine Vielzahl zusätzlicher Bohrungen zur Beobachtung der Grundwasserfließr'ichtungen, der Bewegung der Schadstoffe im oder auf dem Grundwasser und zur Ermittlung der Grundwasserstände durchgeführt werden müssen, wobei ebenfalls erhebliche finanzielle Mittel beansprucht werden.

Neben den obengenannten Verfahren und Vorrichtungen sind noch eine Vielzahl anderer Vorrichtungen bekannt, bei denen mittels einer Schlagvorrichtung Sonden zur Entnahme von Bodenproben in den Erdboden getrieben werden.

Diese Vorrichtungen können nur für spezielle Bodenuntersuchungen eingesetzt werden und eignen sich nicht zur Entnahme von Grundwasserproben bzw. zur Messung des Grundwasserstandes.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, dia eingangs beschriebenen Mängel zu beseitigen, so daß mit einem geringen physischen _f materiellen und finanziellen Aufwand Boden» und Grundwasser» proben aus größeren Tiefen gezogen sowie die Tiefe des Grundwasserstandes bestimmt werden können, wobei gleichseitig eine völlige Unabhängigkeit von Spezialbaubet.riaben_f und damit die Möglichkeit zur ständigen Beobachtung von Grundwasserverunreinigungen erreicht wird.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sondiervorrichtung zu schaffen, die für die Entnahme von Grundwasser- und Bodenproben bei gleichzeitiger Bestimmung der Tiefe des Gründwasserniveaus geeignet ist und bei deren Einsatz nur geringe Betriebs- und Wartungskosten entstehen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine spezielle Gestaltung der Sondiervorrichtung gelöst. Die für die Entnahme von Grundwasser- und Bodenproben geeignete Sonde ist seitlich mit Einkerbungen sowie Einlauföffnungen versehen.

Die Einkerbungen sind so gestaltet, daß jeweils Bodenproben der tiefsten Bodenschicht haften bleiben.

Die Einlauföffnungen, in denen sich Filter befinden, sind über Kanäle mit einem im Sondenkörper liegenden Hohlraum verbunden, Am unteren Teil der der Sonde folgenden Verlängerungsstange ist eine Meßzelle mit Einlauffilter, Kunststoffgehäuse und Leiterplatten angeordnet. Das Meßkabel dieser Zelle ist in einer Nut mit Kunststoff vergossen und axial mit Steckkontakten und Kontaktbuchsen mit weiteren Verlängerungs-Stangen ohne Meßzelle verbunden.

Die Meßzelle ist des weiteren durch axiale Kanäle mit Entlüftungsbohrungen sowie mittels des Meßkabels mit einem an der Erdoberfläche stationierten akustischen oder optischen Anzeigegerät verbunden.

Das Funktionsprinzip der Meßzelle besteht darin, daß beim Eindringen der Meßzelle in das Grundwasser mittels einer an der Erdoberfläche stationierten Stromquelle zwischen den Leiterplatten der Meßzelle ein Stromfluß erfolgt (bedingt durch die elektrische Leitfähigkeit von Grundwasser) und daß dieser Stromfluß zur Erzeugung eines optischen oder akustischen Signals ausgenutzt wird.

Zum Einschlagen der Sonde wird ein motorgetriebenes Schlaggerät verwendet, das erfindungsgemäß in einem, mit einem Fahrwerk und einer Lenkung ausgerüsteten leichten Stahlrohrgerüst vertikal beweglich eingehängt wird.

Durch Verwendung einer geeigneten Zugvorrichtung können die Sonde sowie die einzelnen Verlängerungsstangen nacheinander mit wenig Aufwand in den Erdboden getrieben oder wieder gezogen werden. .

Die während der Sondierung erhaltenen Grundwasser- und Bodenproben werden nach bekannten Analysenmethoden auf Schadstoffgehalt untersucht.

Zum Standortwechsel wird das Sondiergerät um 90° auf das Fahrwerk gekippt und am nächsten Bohrpunkt wieder aufgestellt, Das Grundwassersondiergerät kann unter anderem bei der ständigen Überwachung von Deponie- und Schadstofflagerplätzen

oder zur Überprüfung des Versickerungs- und Auswaschungs= Verhaltens von Mineraldünger in der Landwirtschaft oder zur Ermittlung des Grundwasserstandes im Rahmen von Baumaßnahmen, z.B. bei Tiefbauarbeiter eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der dazugehörigen Zeichnung sind dargestellt:

Fig.1: Gesamtansicht des Grundwassersondiergerätes, Fig.2: Schnittdarstellung der Sonde und

Fig.3: Schnittdarstellung der Verlängerungsstangen und der Meßzelle.

Beispiel

In Fig.1 ist die Gesamtansicht des Grundwassersondiergerätes im Betriebszustand dargestellt. Im Transportzustand liegt das Sondiergerät waagerecht auf dem Fahrwerk 10, 11 und wird am Standort des Sondierungspunktes senkrecht aufgerichtet. Das Schlaggerät 2 ist in einem Stahlrohrgerüst 4 mittels der Führungsmuffen 5 vertikal beweglich eingehängt. Die vertikale Verschiebung (Heben und Senken) des Schlag» gerätes erfolgt mit einer Hebevorrichtung 6 über das Drahtseil 7 und die Führungsrollen 8.

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Nach dem Einsetzen der Sonde 12 (Fig.2) und dem Befestigen das Stampfstößels 1 am Schlagkopf 3 wird die Sonde in den Erdboden getrieben.

Nun erfolgt nacheinander das Anschrauben und Einschlagen der Verlängerungsstangen 18 und 29 (Fig.3), bis die Sonde den Grundwasserspiegel erreicht hat. In Fig.2 ist die Sonde 12 im Schnitt dargestellt. Die Einkerbungen 14 sind so gestaltet, daß während des Hineintreibens der Sonde in den Erdboden das Erdreich aus diesen Einkerbungen durch die tieferliegenden Bodenschichten verdrängt wird, so daß Proben der jeweils tiefsten Bodenschicht gezogen werden können. Nach dem Eindringen der Sonde in das Grundwasser füllt sich der Hohlraum 15 im Sondenkörper, d.h. es fließt Grundwasser durch den Filterring 17 in die Einlauföffnungen 16 ein. Die Sondenspitze 13 besteht aus besonders hartem und widerstandsfähigem Werkstoff.

In Fig.3 sind die Verlängerungsstangen 18 und 29 im Schnitt dargestellt.

Die Verlängerungsstange 18, die während der Sondierung auf die Sonde 12 aufgeschraubt wird, ist mit Entlüftungsöffnungen 19 und der Meßzelle 21 ausgerüstet.

Die Meßzelle, bestehend aus dem Kunststoffgehäuse 22 mit zwei starr befestigten Leiterplatten 23 und dem Einlauffilter ist fest in die Verlängerungsstange eingesetzt und ebenfalls mit einer Entlüftungsbohrung versehen.

Die Verlegung des elektrischen Kabels 30 erfolgt längs der Verlängerungsstangen 18 und 29 in einer Nut 31. Die Steckverbindungen des Kabels (Steckkontakt 25, Kontakt» buchse mit Isolierung 26) sind axial an den Enden der Verlängerungsstangen 18, 29 angeordnet.

Zur Stabilisierung und dem Schutz vor mechanischer Beschädigung des Kabels wird die Nut 31 mit einem gut haftenden und widerstandsfähigen Kunststoff vergossen und das Kabel zusätzlich durch geeignete Vorrichtungen gegen eine eventuelle Verschiebung gesichert.

Claims

Erfindungsanspruch:

Grundwassersondiergerät, bestehend aus einem fahrbaren Stahlgerüst mit Schlagvorrichtung, einer Sonde, die Einlaßöffnungen aufweist, in denen sich ein Filter befindet und über Kanäle mit einem Hohlraum verbunden ist, Verlängerungsstangen und einer Meßzelle, deren Arbeitsprinzip auf elektrolytischer Stromleitung basiert und über ein Meßkabel mit einem optischen und akustischen Anzeigegez'ät verbunden ist, gekenn« zeichnet dadurch,

daß die Sonde (12) mit Einkerbungen (14) im unteren Teil einer der Sonde folgenden Verlängerungsstange (18) die Meßzelle (21) in einem Kunststoffgehäuse (2 2) angeordnet ist, deren Meßkabel (30) in einer Nut (31) mit Kunststoff vergossen und axial mit Steckkontakten (25) mit Kontaktbuchse (26) mit weiteren Verlängerungsstangen und die durch seitliche und axiale Kanäle mit Entlüftungsbohrungen (19) und dem Hohlraum (15) verbunden ist.

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2 Seiten Zeichnungen